机械设计史

按时间可分为三个阶段，即从古代社会到17世纪，机械设计的起源和古代机械设计阶段，从17世纪到二战结束，现代机械设计阶段。按其内容可分为:直觉设计阶段、经验设计阶段和理论设计阶段。两种划分是一一对应的，就是从不同的角度对机械设计的发展史进行划分。每个阶段在设计理论、方法和制造技术上都有明显的特点。我们按照时间把机械设计的历史分为三个阶段。1.1起源与古代机械设计中国近代的考古发现证明了一些传说和记载。在浙江余姚河姆渡和河南郑沛李岗，发现了七八千年前制作的石铲等相当精美的农具。中国古代典籍中有很多关于机器使用和制造的记载。有“黄帝、尧、舜之功，劈柴为船，劈柴为霹雳，劈柴之力不可助”，“牵牛骑马，引君远”，“断木为杵，掘地为勺”可见，车、船、农具和许多家用电器，在4000多年前的中国古代就已发明。《周易》第四十七卦“困”中有“困金车”，指的是用铜装饰的豪华马车。清代学者张承说“六经皆史”，我们可以看到，在中国古代文献中，机械产品处处与人们的生活息息相关。春秋战国时期的《道德经》一书中有“三十辐为一毂，如日月”之说，而秦墓出土的二号青铜战车有三十辐。据统计，当时的汽车每个车轮使用30根辐条，但辐条数量有一定的规定。此外，中国古代在武器、纺织机械、农具、船舶等方面也有很多发明。到秦汉时期(公元前221至公元220年)，中国的机械设计和制造已经达到了相当高的技术水平，在当时世界上处于领先地位，在世界机械工程史上占有非常重要的地位。在中国古代，机械发明、设计者和制造者是统一的。有很多名人，他们的成就代表了当时中国机械的设计水平。唐朝时期，中国与许多国家开展了经济、文化、科技交流，与东南亚、南亚、阿拉伯和非洲东海岸的贸易往来频繁，对中国和世界其他国家产生了重大影响。由于贸易的发展，要求增加商品，从而改善了生产设备，使机械设计有了很大的进步。造纸、纺织、农业、采矿、陶瓷、印染、武器等。都有了新的进步，机械设计水平也提高了一大步。宋代沈括的《孟茜笔谈》记载了当时许多科学成就，反映了当时的科学水平。世界上其他国家也有很多机械方面的成就。然而，这些设计大多是基于设计者的经验，缺乏必要和准确的理论计算。1.2现代机械设计65438+7世纪欧洲航海、纺织、钟表等行业的兴起，提出了许多技术问题。1644年，英国组建了“哲学研究所”，德国成立了实验研究学会和柏林学会，1666年，法国和意大利也成立了研究机构。在这些机构工作的意大利人伽利略(1564~1642)发表了自由落体定律、惯性定律、投掷物体的运动，并在过梁上进行弯曲实验。英国人牛顿提出了家运动三定律1688，他提出了计算流体粘滞阻力的公式，奠定了经典力学的基础。英国人胡克建立了胡克定律，弹性体的应力应变在一定范围内应该成正比；1705年，博努力提出了梁的弯曲微分方程，在经典力学的基础上建立和发展了现代机械设计理论(又称常规机械设计理论)，为18世纪工业革命中机械工业的迅速发展提供了强有力的技术理论支持。1764年，英国人瓦特发明了蒸汽机，为纺织、采矿、冶炼、造船、食品、铁路等行业提供了强大的动力，促进了许多行业对机械的需求，使机械工业迅速发展。机械化使生产力迅速提高，进入工业革命时代。这一时期对机械设计提出了很多要求，各种机器的载荷、速度、尺寸都有了很大的提高，所以机械设计的理论也在经典力学的基础上迅速发展。材料力学、弹性力学、流体力学、机械力学。疲劳力学、疲劳强度理论、实验应力分析方法等取得了大量的成果，建立了自己的学科体系。1854年，德国学者Laurex出版了《机械制造中的设计》一书，将过去溶解在力学中的机械设计分离出来，建立了以力学和制造为基础的新的科学体系，从而将“机构学”和“机械零件设计”释放出来，成为机械设计的基本内容。在此基础上，机械设计发展迅速。在疲劳强度、接触应力、断裂力学、高温蠕变、流体动力润滑、齿轮接触疲劳强度计算、弯曲疲劳强度计算、滚动轴承强度理论等方面取得了大量成果。新技术、新材料、新结构的不断涌现，也取得了长足的进步。机器体积缩小，速度提高，性能提升，机械设计的计算方法和数据积累也有了很大发展，体现了时代特征。1.3现代机械设计第二次世界大战后，力学作为机械设计的理论基础，以更加迅猛的速度继续发展。摩擦学、可靠性分析、机械优化设计和有限元计算，特别是计算机在机械设计中的迅速普及，大大提高了机械设计的速度和质量。计算机在机械中的广泛应用和自动化程度的提高，使现代机器具有明显的特征。因此，与过去相比，机械设计在理论、内容和方法上都有了划时代的发展。国际市场的激烈竞争是现代机械设计的方法，也是其发展的催化剂。世界各国逐渐认识到产品市场竞争在国民经济发展中的重要作用。在产品竞争中，德国面对德国市场上印有“美国制造”的美国产品的泛滥，计划恢复德国产品的声誉，让“德国制造”风靡全球，并提出“der eng passist die deconstruction”的口号。日本虽然在一些尖端科研上落后于一些国家，但在产品设计上发展迅速，迅速摆脱了二战前“日货不好”的印象，大量生产各国市场需要的产品，取得了巨大的经济效益。美国和英国已经逐渐意识到产品设计的重要性。美国提出了“为竞争优势而设计”的口号。有人说“21世纪将是设计的世纪”。因此，机械产品的设计在这一时期获得了前所未有的发展。目前机械设计还不适合作为力学的一个分支，应该考虑作为一门与力学并列的技术学科。现代机械设计方法的特点是有自己的学科体系和特殊内容。其核心技术有三个方面:(1)以产品的“功能”为机械设计的核心目标。迈尔斯提出“顾客买的不是产品本身，而是产品的功能”，并明确说明“功能”是产品的本质和灵魂。这个原则极大地解放了设计师的思想。为了实现某种功能，可以采用各种原理和结构。我们可以从近年来计时装置、文件复制设备和通讯方法的迅速发展中看到，设计者的聪明才智得到了前所未有的发挥，社会的需求得到了多方面的满足。(2)“人体工程学”的形成和发展。机械工作往往离不开人，比如汽车、飞机，有些控制信号要靠人的输入。必须考虑操作者的反应速度和能力限制，还必须考虑操作者和乘客的传动舒适性。如果有武器设计者考虑过用户的话，雷虽然方便是右撇子，但是习惯左撇子(叫左撇子或者左撇子)的也占一定比例。虽然很多产品已经向自动化发展，但是很多民用产品对用户的提取要求较低(俗称“笨”)。但是机械产品的竞争毕竟是为人类设计的。考虑“人体工程学”是提高产品竞争力的一个重要方面。其实“忽悠”是目前处理人机问题的重要方式。(3)建立系统的“工业设计”学科体系。工业设计是设计师对产品在外观、色彩、造型、尺寸比例等方面的合理设计，使产品与人和环境更加和谐，从而获得更好的使用效果和竞争力。